真空助力器的工作原理主要基於真空（負壓）的作用，通過增加駕駛員施加在制動踏板上的力，從而提高制動效果。以下是其工作過程的詳細解釋：
當駕駛員踩下制動踏板時，踏板機構的控制力推動控制閥的推桿和控制閥柱塞向前移動。
消除柱塞與橡膠反作用盤之間的間隙後，繼續推動制動主缸的推桿，使制動液以一定壓力流入制動輪缸，產生初步的制動力。
同時，在閥門彈簧的作用下，真空閥也向前移動，壓靠在膜片座的閥座上，從而隔絕伺服氣室的前後腔。隨著空氣的充入，伺服氣室膜片的兩側出現壓力差，產生推力。
通過膜片座、橡膠反作用盤推動制動主缸推桿向前移動，進一步增加制動力。此時，制動主缸輸出的壓力成倍增長，顯著提高了制動效果。
真空助力器的結構通常非常緊湊，與主缸合成一個組件，主缸的一部分深入到真空助力器殼體內。其主要由真空伺服氣室和控制閥組成，其中真空伺服氣室的前後殼體之間夾裝有伺服氣室膜片，將伺服氣室分成前後兩腔，通過精密的聯動機制實現制動力的放大。